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Geruchsreduzierung als Schlüsseltechnologie für den Einsatz von rezykliertem Post-Consumer Polyethylen, Teilvorhaben 4: Optimierung der kontinuierlichen thermischen Vorbehandlung mittels Infrarotstrahlung

Geruchsreduzierung als Schlüsseltechnologie für den Einsatz von rezykliertem Post-Consumer Polyethylen

Demonstrationsanlage "Naturstromspeicher in Gaildorf"

Das Unternehmen, welches am 31.08.2011 gegründet wurde, plant den Betrieb einer Demonstrationsanlage, in der ein Windpark mit einem Pumpspeicherkraftwerk kombiniert wird. Hierzu sollen vier Windenergieanlagen mit einer Leistung von jeweils 5 Megawatt errichtet werden. In die Bauwerke dieser Windkraftanlagen werden die Wasserspeicher integriert. Diese oberen Wasserspeicher sollen über eine Druckrohrleitung mit dem Kraftwerk und mit dem Unterbecken, einer bereits vorgesehenen Flutmulde, verbunden werden. Die elektrische Speicherkapazität des Pumpspeicherkraftwerks beträgt 70 Megawattstunden. Durch die Integration des oberen Wasserspeichers in die Bauwerke der Windkraft- anlagen kann auf den Bau eines gesonderten Oberbeckens verzichtet werden. Dadurch entfallen Baumaßnahmen sowie An- und Abtransport der Aushubmasse. Es können ca. 19.000 Lkw-Fahrten mit einem CO 2 -Ausstoß von ca. 400 Tonnen vermieden werden. Weiterhin entfallen Rodungsarbeiten einer Waldfläche von 2 bis 4 Hektar. Die Anlagenkonzeption erlaubt einen hohen Grad der Standardisierung, welcher in der Pumpspeichertechnik bisher nicht bekannt ist. Der Vorteil dieser neuartigen Anlage besteht unter anderem darin, dass die überschüssige regenerativ erzeugte Energie kurzfristig vor Ort gespeichert werden kann statt deren Erzeugung drosseln zu müssen. Die Anlage liefert neben der Stromerzeugung auch die fürdas zukünftige Energiesystem benötigte Flexibilität. Eine Kombination von Windenergieanlage und Wasserspeicher wurde bislang noch nicht umgesetzt. Eine weitere Neuerung stellt die Verwendung von unterirdisch verlegten, biegsamen PE (Polyethylen)-Rohren anstelle der üblichen teilweise oberirdisch verlegten, starren Stahlrohre für die Druckrohrleitungen dar. Dadurch wird die Landschaft geschont. Mit dem angestrebten Ausbau der erneuerbaren Energie wird der Bedarf an Energiespeichern zum Ausgleich von Einspeiseschwankungen zunehmen. Das Vorhaben wird einen Beitrag zur Etablierung solcher Speicher und damit zur besseren Integration der erneuerbaren Energien in das Energiesystem leisten. Branche: Energieversorgung Umweltbereich: Klimaschutz Fördernehmer: Naturstromspeicher Gaildorf GmbH & Co. KG Bundesland: Baden-Württemberg Laufzeit: seit 2014 Status: Laufend

Soil moisture distribution at the Hordorf (Central Germany) groundtruthing site determined by mobile Cosmic Ray Neutron Sensing

Cosmic Ray neutron sensing (CRNS) is an emerging technology which is used to close the scaling gap between point measurements, such as TDR or soil samples, and the airborne remote sensing data. CRNS estimates the area-average soil water content by the detection of soil-reflected cosmic-ray neutrons in air. This method is characterized by an non-linearly shaped horizontal footprint of hundreds of meters and a vertical footprint of tens of centimetres (Köhli et al. 2015). During the campaign, a portable sensor (the so-called CRNS Rover) was used to study the spatial soil moisture variability in the target area in Hordorf. The rover was equipped with a CRNS-RV unit from Hydroinnova LLC (HI-RC01 detector) and a polyethylene shield below the detector to better reduce local effects of the field track. Neutron count data were processed including several physical, soil, and terrain corrections (see Schrön 2020, cfg file and the software <https://git.ufz.de/CRNS/cornish_pasdy>) to obtain the spatial soil moisture distribution at the Hordorf ground truthing site.

Recycling von Kartuschen

Zielsetzung: Dicht- und Klebstoffkartuschen finden in sehr vielen Bereichen zunehmende Anwendung. Kartuschen sind eine vom Endnutzer sehr gut akzeptierte Verpackung und Verarbeitungshilfe der Produkte. Sie zeichnen sich einerseits durch eine hohe Homogenität des Kartuschenmaterials, vorwiegend hochwertiges Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), und andererseits durch eine extrem variable chemische Zusammensetzung der Inhaltsstoffe aus. In ersten Voruntersuchungen wurde festgestellt, dass etwa 90 % der gesammelten Kartuschen MS (modifizierte Silan-)Polymer , Acryl- und Silikon-haltige Restinhaltstoffe aufwiesen. Die restlichen 10 % beinhalten eine Vielzahl anderer Inhaltsstoffe (u. a. Bitumen, Polyurethan, Zement). Die Menge und der Zustand der in den Kartuschen verbliebenen Restinhaltstoffe variiert stark. Dichtstoffkartuschen werden als „nicht recyclingfähig“ eingestuft. Dies liegt an der sehr variablen Zusammensetzung der Inhaltsstoffe und deren Rückstände in der Kartusche, die bei der Kreislaufführung des HDPEs zu massiven Problemen führen (z. B. Silikonrückstände). Deshalb werden Kartuschen in Deutschland derzeit thermisch verwertet, in anderen europäischen Ländern auch deponiert. Marktanalysen gehen davon aus, dass in Deutschland jährlich 60- 70 Mio. Stück Kartuschen in Verkehr gebracht werden. In Europa fallen pro Jahr rund 45.000 t Kartuschenabfälle an. Aufgrund der hohen Mengen und des ungelösten Entsorgungsproblems sollen die Hersteller verstärkt in die Pflicht genommen werden. Für die Verwendung von Kunststoffen werden von der EU zwischenzeitlich Aufschläge von 800 €/t erhoben. Es ist absehbar, dass diese Aufschläge früher oder später an die Hersteller weitergereicht werden. Auf EU-Ebene wurden und werden auch Diskussionen über ein Verbot nicht-recyclingfähiger Kunststoffverpackungen geführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll die Recyclingfähigkeit von Dicht- und Klebstoffkartuschen untersucht werden. Dies setzt zunächst ein effizientes Erfassungssystem voraus, das gleichermaßen beim Fachhandel, Handwerk und Sortieranlagen ansetzt und die gebrauchten Kartuschen als Monostrom separiert. Bei der Entwicklung des Recyclingprozesses sollen vorzugsweise mechanische und chemische, nachgeordnet thermische Verfahren betrachtet werden. Ziel ist die Kreislaufführung des hochwertigen HDPEs. Konkret: Aus gebrauchten Kartuschen neue Kartuschen produzieren. Wenn es gelingt HDPE in ausreichender Qualität zu gewinnen, existiert für das Rezyklat bereits ein Absatzmarkt.

Eine optimierte Konservierung von archäologischen Nasshölzern mit Hilfe von 3D-Überwachung

Zielsetzung: Nach seiner Bergung benötigt archäologisches Holz zwingend eine Konservierung, da sonst die Gefahr des Schrumpfens oder des allgemeinen Verfalls besteht. Solche Maßnahmen erfolgen durch eine Tränkung im Wasser und ein Konservierungsmittel (z.B. Polyethylene Glykol (PEG)). Obwohl Konservierungsmethoden erforscht sind, treten nach der Konservierung immer wieder dreidimensionale Verformungen auf. Da die Konservierung teuer ist und die Konservierungsmittel umweltschädlich sind, müssen die Maßnahmen maßgeschneidert werden. Bislang wurden 3D-Technologien im Kultur- und Denkmalbereich vor allem für die Dokumentation von archäologischen Stätten und Funden sowie in der Baudenkmalpflege eingesetzt. Überwachungs- und Deformationsmessungen werden überwiegend in der Baudenkmalpflege eingesetzt, aber weniger für die Konservierung von Objekten. In Museen haben Photogrammetrie und andere 3D-Messverfahren bereits ihre Vorteile für die präventive Konservierung gezeigt (Bremer Kogge, Mary-Rose, Vasa, Oseberg). Die Idee dieses Projekts besteht darin, den entscheidenden Moment zu erkennen, in dem sich archäologische Nasshölzer verformen, um so die konservatorische Maßnahme frühzeitig anpassen zu können.

Untersuchungen zum Gebrauchsverhalten von kompostierbaren Tragetaschen mit vorgesehener Folgenutzung als Bioabfallbeutel

Die Handelskette dm-drogerie markt GmbH+Co.KG und der Entsorger Interseroh GmbH starteten in diesem Jahr ein Projekt zur Einführung von Tragetaschen aus biologisch abbaubaren Material mit einer vorgesehenen Zweitnutzung als Bioabfallbeutel. Zentrales Ziel des Projektes ist die Erkundung der Marktfähigkeit und speziell der Kundenakzeptanz. Im Kontext dieses Projektes ist u.a. auch die Gebrauchsfähigkeit der eingesetzten Taschen zu bewerten. Einen Beitrag hierzu liefern die hier vorzulegenden Laboruntersuchungen der Produkte. Es war das spezielle Ziel dieser Untersuchungen, eine Auswahl technischer Eigenschaften, die von Bedeutung für das Gebrauchsverhalten der Taschen sind, zu ermitteln und zu bewerten. Hierbei war zum einen zu berücksichtigen, dass systembedingt biologisch abbaubares Material empfindlich auf Klimaparameter, insbesondere auf Feuchtigkeit reagiert. Zum anderen war mit Blick auf die vorgesehene Zweitnutzung als Bioabfallbeutel die Frage nach einem vorzeitigen Anlaufen materialschädigender Abbau- oder Auflösungsprozesse noch während der Nutzungsphase zu beantworten. Auf Grundlage dieser Zielformulierung waren an den dm-Tragetaschen der Kurzzeiteinfluss von Klimaten sowie das Verhalten im Kontakt mit Bioabfall zu untersuchen. Eine Bewertung des Produktes musste abschließend das für den Kunden gewohnte Eigenschaftsprofil herkömmlicher Einkaufstaschen aus Polyethylen als Referenz berücksichtigen.

Entwicklung und Validierung von geothermischen Modellen und Anlagenkonzepten mit innovativen oberflächennahen Elementen für dynamisch geregelte Wärmepumpensysteme, Teilvorhaben: Vertikalabsorber und Materialoptimierung

Im Projekt lnnoFlaG sollen neuartige oberflächennahe Wärmetauscherelemente in Kombination mit Latentwärmespeichern, Energiespeichern und Hydraulikmodulen als funktionsfähige Einheit vom Firmenkonsortium entwickelt, getestet und in Wechselwirkung mit dem oberflächennahen Erdreich (inkl. Feuchtetransport und Gefrierprozessen) sowie multimodaler Regenerierung modelliert werden. Hierbei geht es um erhöhte Planungssicherheit bezüglich der Erträge, aber auch um Schadensvermeidung, denn gerade bei flachen Geo-Kollektoren sind in der Vergangenheit durch Gefrieren des Bodens Schäden entstanden. In diesem Teilvorhaben wird von der GeoCollect GmbH untersucht, wie der Einsatz von 100 % Recyclingmaterialien für die kunststoffbasierten Absorber und verbindenden Rohrleitungen ermöglicht werden kann. Neben einer Materialoptimierung von gängigem Polypropylen in Richtung Polyethylen wird die GeoCollect GmbH insbesondere die Eignung und Zertifizierbarkeit von Recycling-Granulaten und daraus hergestellten Komponenten für die Anwendung im Rahmen der oberflächennahen Geothermie untersuchen. Desweiteren werden von der GeoCollect GmbH die Absorberform und die Gesamtgeometrie bezüglich der thermischen Performance und der Langzeitbeständigkeit optimiert. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die Gesamt-Ökobilanz des Systems gelegt. Entsprechende Optimierungsrechnungen werden in Zusammenarbeit mit dem SIJ der FH Aachen durchgeführt, wobei die C02- Emissionen als Leitparameter der Ökobilanzierung gewählt werden. Zudem führt die GeoCollect GmbH in enger Zusammenarbeit mit dem SIJ und der WKG Energietechnik GmbH die Neuentwicklung eines zwangsdurchströmten Trennwärmetauschers zur Wärmerückgewinnung aus Oberflächen-, Ab- und Grundwasser bis zu einem Funktionsmuster durch. Basis der Neuentwicklung ist der Plattenabsorber der GeoCollect GmbH. Die für die Versuche an der FH Aachen benötigten Kollektor-Elemente und Anschlussmaterialien werden von der GeoCollect GmbH bereitgestellt.

Chance für eine nachhaltige Abfallwirtschaft in Entwicklungs- und Schwellenländern

Die flexiblen Mechanismen des Kyoto- Protokolls (Joint Implementation - JI und Clean Development Mechanism - CDM) bieten insbesondere für Unternehmen aus Deutschland interessante Ansätze, um verstärkt Techniken in Entwicklungs- und Schwellenländern zur Anwendung zu bringen, die den Ressourceneinsatz und die Emission von Treibhausgasen reduzieren. Bayerische Unternehmen aus den Branchen Recycling- und Ressourceneffizienztechniken könnten davon profitieren. Aus unterschiedlichen Gründen, mit denen sich bifa im Auftrag des Bundesumweltministeriums im Jahr 2009 ausführlich auseinandergesetzt hat, werden die flexiblen Mechanismen jedoch gerade im Bereich der Abfallwirtschaft noch nicht ihrem Potenzial entsprechend genutzt. Bei CDM-Projekten existieren für den Bereich Recycling bisher keine international geltenden Richtlinien. Die Weltbank hat daher eine Recyclingmethodik entworfen und als Vorschlag beim UN-Klimasekretariat eingereicht. Mit ihr sollen sich zukünftig Projekte zum Recycling der Kunststoffe HDPE und LDPE bilanzieren lassen. Der Entwurf wird nun auf Basis eingegangener Stellungnahmen von Gremien des Klimasekretariats abschließend bewertet. Nach Einschätzung von bifa wird beim Weltbank-Vorschlag das Potenzial von Recyclingprojekten nicht ausgeschöpft. Die im bislang vorliegenden Entwurf angeführten Einsparpotenziale für Treibhausgasemissionen müssten nach oben korrigiert werden, um den Erkenntnissen aus ökobilanziellen Betrachtungen besser Rechenschaft zu tragen. Dies würde die Attraktivität der Methodik anheben und wäre dann zur effektiven, weltweiten Förderung von Recyclingaktivitäten geeignet. Durch einen engen Dialog mit dem Klimasekretariat erhofft sich bifa eine Lösung, die der Umwelt und der Recyclingwirtschaft gerecht wird. Methoden: Analyse und Moderation sozialer Prozesse.

Entwicklung einer biologisch abbaubaren Mulchabdeckung für den Pflanzenschutz

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Compoundproduktes aus einem Vlies und einer biologisch abbaubaren Beschichtung. Dieses biologisch abbaubare Compoundprodukt, VliesFilm genannt, soll konventionellen Mulchfolien aus Polyethylen im Pflanzenbau ersetzen können, bei gleichen positiven Wachstumseinflüssen auf die Pflanzen. Hauptkomponenten und Entwicklungsschritte des zu optimierenden integrierten Systems (Integrated Plant Management - IPM) sollen folgende sein: a: Entwicklung eines neuartigen biologisch abbaubaren Compoundproduktes aus einem Viskosevlies und einer Beschichtung zum Mulchen (VliesFilm). Beide Bestandteile des VliesFilms sind biobasiert und bestehen zu 100% (Vlies), bzw. 50% (Beschichtung) aus nachwachsenden Rohstoffen und sind biologisch abbaubar. Alle Inhaltstoffe der Beschichtung haben eine Lebensmittelzulassung (E-Nummer), stehen aber nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion wie z.B. stärkebasierte Materialien. Der primäre Fokus liegt auf der Entwicklung und Optimierung des VliesFilms aus NaWaRos hinsichtlich der phytosanitären Eigenschaften im Vergleich zu konventionellem Mulchmaterial (PE, 20-25my). Als wichtigste pflanzenbaulichen Faktoren sind hier Wasserverfügbarkeit, Bodentemperatur, und die Unterdrückung von Unkräutern zu nennen. b: Der VliesFilm soll einen Mehrwert gegenüber konventionellen PE-Folien erhalten. Zu diesem Zweck werden die Beschichtungen eingefärbt, um repellente Effekte auf anfliegende Insekten (Modell Blattläuse) zu erreichen. Da diese Maßnahme einen Anflug zwar verringert, aber meist nicht komplett verhindern kann, wird ein regelmäßiges Monitoring vorgenommen, um etwaige interventiven Maßnahmen zu ergreifen. Hieraus folgt dann ein System zum integrierten Pflanzenschutz, um den Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln zu minimieren.

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